CN116981244B - 一种双压力控制的贴装头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双压力控制的贴装头，其包括安装板、电机、安装筒座、弹片支架、弹片、贴装旋转轴、气浮轴套、微压力感测模组以及压力传感器；电机、安装筒座均固定在安装板上；弹片支架与电机输出端连接；弹片固定安装在弹片支架上；贴装旋转轴的顶部通过连接杆与弹片固定连接；气浮轴套固定在安装筒座下方且套设在贴装旋转轴的外围；贴装旋转轴的顶部固定设置有力传导件，力传导件包括圆盘部与圆柱部；微压力感测模组固定在安装筒座上且感测端压持在圆盘部上；压力传感器固定在安装板上且位于弹片与力传导件之间，其感应端正对着圆柱部顶端；连接杆活动穿过压力传感器。本发明能够实现大力与小力的精准监控，大大扩大了贴装头的适用范围。

Description

一种双压力控制的贴装头

技术领域

本发明属于贴装设备技术领域，特别是涉及一种双压力控制的贴装头。

背景技术

近年来，随着通讯速率要求的提高，芯片元器件不断小型化，产品高密度集成，生产工艺要求及可靠性越来越高。各种封装贴片工艺技术的不断创新，也为芯片实现更小更薄的集成制造提供了基础。其中表面贴装技术是随之发展而兴起的一种综合性技术，涉及电子元器件焊接和组装技术等内容。贴装设备中，其极具重要性的关键部件就是贴装头，为了实时监控贴装压力，因此，贴装头中监测贴装压力的压力传感器是必不可少的。

现有技术中实现贴装压力监测的方式主要有以下几种：

（1）直接将贴装头设置为弹性上下浮动结构，采用弹簧做力控，该方式弹簧迟滞大，力控精度低，且控制力的大小不直观需要标定，弹簧寿命短，弹性系数容易发生变化导致贴装控制力的大小不稳定；

（2）使用电机扭矩模式做力控，其力控精度低，不直观，且力的大小需要标定；

（3）用固定压力传感器做力控，但一般压力传感器的量程要大于大力的量程，因此，对于小力的力控精度较差，尤其是对于芯片贴装的力控，采用压力传感器无法精准的实现贴装力的监控，容易压坏芯片；且大多数压力传感器直接安装在旋转轴上，由于其线缆的影响，导致旋转轴的旋转角度较小，其线缆容易对压力传感器的感应造成影响。

然而，对于集成度较高的电子产品，有的需要贴装多个不同器件与芯片，器件与芯片的贴装力要求不同，对于芯片而言，贴装力较小，需要实现小力的精准监控；对于器件而言，贴装力大，需要实现大力的精准监控。

现有技术中专利公开号为CN113226006A公开了一种气浮式吸嘴模组及其使用方法，其在基座上设置压力传感器用于监测弹簧片形变时的弹力，进而实现对气浮轴贴装时压力大小的监测。但该方案中并未详细描述压力传感器时如何测量弹簧片形变的弹力大小的，因此对此功能的实现是未知的。

现有技术中专利公开号为CN116086664A公开了一种360°旋转微压力感测模组及贴装吸附装置，其在安装座上设置弹片力臂式的感应装置，去感应贴装旋转轴的轴向浮动力，一方面有效的解决了压力传感器量程大无法精准感知小力的技术问题，另一方面有效的解决了压力传感器线缆缠绕对压力传感器监测造成干扰的问题。虽然该压力感测模组能够精准的监控微压力，但量程较小，无法适用于贴片力较大的力控监测。

有必要提供一种新的双压力控制的贴装头来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双压力控制的贴装头，既能够精准的监测较小贴片力的力控监测，又能满足大贴片力的监测，力控精度高，适用范围广。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种双压力控制的贴装头，其包括安装板、电机、安装筒座、弹片支架、弹片、贴装旋转轴、气浮轴套、微压力感测模组以及压力传感器；所述电机安装在所述安装板的上方，所述安装筒座固定在所述安装板的下方；所述弹片支架旋转设置在所述安装板上且与所述电机的输出轴通过联轴器连接；所述弹片固定安装在所述弹片支架上；所述贴装旋转轴的顶部通过连接杆与所述弹片的中心固定连接；所述气浮轴套固定在所述安装筒座的下方且套设在所述贴装旋转轴的外围，对所述贴装旋转轴提供气浮支撑；所述贴装旋转轴的顶部固定设置有力传导件，所述力传导件包括圆盘部与圆柱部；所述微压力感测模组本体固定在所述安装筒座上且感测端压持在所述圆盘部上；所述压力传感器本体固定在所述安装板的下方且位于所述弹片与所述力传导件之间，其感应端正对着所述圆柱部的顶端面；所述压力传感器上设置有供所述连接杆穿过的通孔，所述通孔的内径大于所述连接杆的外径。

进一步的，所述安装板上设置有电机安装座，所述电机固定在所述电机安装座上。

进一步的，所述弹片支架沿轴向依次包括第一轴段、第二轴段、第三轴段、限位圆环以及弹片安装座，所述第一轴段、所述第二轴段、所述第三轴段以及所述限位圆环的直径依次递增。

进一步的，所述联轴器将所述电机的输出轴与所述第一轴段连接在一起。

进一步的，所述第三轴段上设置有轴承，所述弹片支架通过轴承旋转设置在所述安装板上。

进一步的，所述安装板上设置有轴承安装沉孔，所述轴承外圈的一端通过所述轴承安装沉孔的台阶面实现轴向限位，且另一端通过锁紧固定在所述安装板上的限位环片进行轴向限位。

进一步的，所述第二轴段上安装有压紧所述轴承内圈的压紧环，所述轴承内圈的另一端被压紧在所述限位圆环的轴端面上；所述压紧环与所述第二轴段螺纹配合连接。

进一步的，所述弹片安装座具有圆环筒体部，所述圆环筒体部的下端面压持在所述弹片的圆周边缘，所述弹片安装座上安装有弹片压盖，所述弹片压盖具有圆环托板部，通过所述圆环托板部托住所述弹片圆周边缘的底部，与所述圆环筒体部形成上下夹持结构将所述弹片固定住。

进一步的，所述贴装旋转轴的底部设置有吸嘴。

进一步的，所述圆柱部的顶端表面上设置有环形分布的若干球形凸起。

与现有技术相比，本发明一种双压力控制的贴装头的有益效果在于：既能够精准的监测较小贴片力的力控监测，又能满足大贴片力的监测，力控精度高，适用范围广。具体的，

（1）在安装筒座上设置微压力感测模组，在贴装旋转轴的顶部设置一个力传导件，该力传导件包括一个圆盘部与一个圆柱部，将微压力感测模组的感应弹力臂端部压持在圆盘部表面上，贴装旋转轴轴向受力时，圆盘部同时进行轴向浮动，利用感应弹力臂感知贴装旋转轴轴向的微小压力，满足小力的高精度监控；

（2）在安装板的下方倒挂设置量程大的压力传感器，贴装旋转轴的顶端通过连接杆与上方的圆形弹片中心固定连接，实现轴向浮动；通过延长连接杆的长度，将压力传感器设置在圆形弹片与力传导件之间，且套设在连接杆的外围，压力传感器的感应端正对圆柱部顶端，当贴装旋转轴轴向受力时，圆柱部同时进行轴向浮动，圆柱部的顶端抵持压力传感器感应端，检测贴装旋转轴轴向受到的大力，满足大力的精准监控；

（3）压力传感器本体设置在安装板上，不随贴装旋转轴旋转，有效的解决了压力传感器线缆缠绕对其监测数据的波动干扰问题；且在圆柱部的顶部设置有球形凸起，采用多个单点式接触，减小圆柱部与压力传感器感应端之间的摩擦力，大大降低了圆柱部与压力传感器感应面接触后贴装旋转轴旋转对压力传感器感应端的影响，进而保障了压力传感器的监测精准度；满足高精度压力监控需求。

附图说明

图1为本发明实施例的立体结构示意图；

图2为本发明实施例的爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例的仰视结构示意图；

图4为图3中A-A处的剖面结构示意图；

图5为图3中B-B处的剖面结构示意图；

图6为本发明实施例中弹片支架的结构示意图；

图7为本发明实施例中力传导件在贴装旋转轴上的结构示意图；

图中数字表示：

100-双压力控制的贴装头；

1-安装板；2-电机；3-安装筒座；4-弹片支架，41-第一轴段，42-第二轴段，43-第三轴段，44-限位圆环，45-弹片安装座，46-弹片压盖；5-弹片；6-贴装旋转轴；7-气浮轴套；8-微压力感测模组；9-压力传感器，91-通孔；10-联轴器；11-连接杆；12-力传导件，121-圆盘部，122-圆柱部；13-电机安装座，131-操作开窗；14-轴承；15-限位环片；16-压紧环；17-吸嘴。

具体实施方式

实施例一：

请参照图1-图7，本实施例为一种双压力控制的贴装头100，其包括安装板1、电机2、安装筒座3、弹片支架4、弹片5、贴装旋转轴6、气浮轴套7、微压力感测模组8以及压力传感器9；电机2安装在安装板1的上方，安装筒座3固定在安装板1的下方；弹片支架4旋转设置在安装板1上且与电机2的输出轴通过联轴器10连接，受电机2驱动进行旋转运动；弹片5固定安装在弹片支架4上，随着弹片支架4同步旋转；贴装旋转轴6的顶部通过连接杆11与弹片5的中心固定连接，实现轴向弹性浮动；气浮轴套7固定在安装筒座3的下方且套设在贴装旋转轴6的外围，对贴装旋转轴6提供气浮支撑；贴装旋转轴6的顶部固定设置有力传导件12，力传导件12包括圆盘部121与圆柱部122；微压力感测模组8本体固定在安装筒座3上且感测端接触圆盘部121的上表面；压力传感器9本体固定在安装板1的下方且位于弹片5与力传导件12之间，其感应端正对着圆柱部122的顶端面；压力传感器9上设置有供连接杆11穿过的通孔91，通孔91的内径大于连接杆11的外径，以便连接杆11在轴向上下浮动时不会影响到压力传感器。

安装板1上设置有电机安装座13，电机2固定在电机安装座13上。电机安装座13通过螺钉锁紧固定在安装板1上。

弹片支架4沿轴向依次包括第一轴段41、第二轴段42、第三轴段43、限位圆环44以及弹片安装座45，第一轴段41、第二轴段42、第三轴段43以及限位圆环44的直径依次递增。联轴器10将电机2的输出轴与第一轴段41连接在一起，实现旋转传动。第三轴段43上设置有轴承14，通过轴承14旋转设置在安装板1上。安装板1上设置有轴承安装沉孔（图中未标识），轴承14外圈的一端通过所述轴承安装沉孔的台阶面实现轴向限位，且另一端通过锁紧固定在安装板1上的限位环片15进行轴向限位。第二轴段42上安装有压紧轴承14内圈的压紧环16，轴承14内圈的另一端被压紧在限位圆环44的轴端面上。压紧环16与第二轴段42采用螺纹配合实现连接。

弹片安装座45具有圆环筒体部，所述圆环筒体部的下端面压持在弹片5的圆周边缘，弹片安装座45上安装有弹片压盖46，弹片压盖46具有圆环托板部，通过所述圆环托板部托住弹片5圆周边缘的底部，与所述圆环筒体部形成上下夹持结构将弹片5固定住。弹片压盖46与弹片安装座45可采用螺纹连接实现对弹片5圆周边缘的紧固压持。

相比于现有的结构，本实施例中的用于安装弹片支架4的轴承14单独设置，若轴承14出现磨损，更加便于更换。

电机安装座13上设置操作开窗131，以便操作人员对联轴器10进行拆卸。

贴装旋转轴6的底部设置有吸嘴17。

微压力感测模组8采用本申请人自主研发的一款压力感测结构，其具体结构可参考专利公开号为CN116086664A公开的一种360°旋转微压力感测模组及贴装吸附装置中的“压力感测模组”。微压力感测模组8通过感应弹力臂压持在力传导件12的圆盘部121上，当贴装旋转轴6在贴片时发生轴向位移，圆盘部121会作用于感应弹力臂，使得感应弹力臂发生应力变化，通过电阻应变片将应力变化转变为力值大小，实现压力监测。微压力感测模组8主要用于测量200g以内的重物产生的压力，约为1.96N，大大提高了贴片时小力的监控精度。

压力传感器9采用现有技术中高精度的传感器组件，但在结构上进行了定制化设计，在压力传感器9的中部开设通孔91，安装在贴装旋转轴6的上方，通过通孔91避开与贴装旋转轴6的直接接触，压力传感器9不随贴装旋转轴6旋转，避免了传感器线缆对压力传感器测量结果的干扰和影响。同时使得贴装旋转轴6具有更大的旋转范围，可实现360°角度调整。压力传感器9的量程大，当贴装压力大于1.96N时，固定在贴装旋转轴6顶部的力传导件12的顶部会接触到压力传感器9的感应端，实现贴装时大力的精准监控。

为了进一步的降低贴装旋转轴6旋转调整角度时对压力传感器9的干扰影响，圆柱部122的顶端表面上设置有环形分布的若干球形凸起123，通过球形凸起123接触压力传感器9的感应面，减小与压力传感器9的接触面积，进而大大减小了圆柱部122与压力传感器9感应面之间的摩擦力，当圆柱部122顶端与压力传感器9感应面接触后，即使贴装旋转轴6旋转，则也不会对压力传感器9产生较大的干扰。

另外，本实施例通过气浮轴套7对贴装旋转轴6进行轴向的滑动支撑，相比于滑轨滑块结构，消除了摩擦力，配合微压力感测模组8，小力能够控制到10g以内的重物产生的压力，约为0.098N，扩大了适用范围。

本实施例一种双压力控制的贴装头100采用微压力感测模组8与压力传感器9结合的方式来对贴装旋转轴6的轴向压力进行监测，既能满足微压力的精准监测，又能实现大压力的精准监测，构成了集小力与大力高精度力控监测与一体的贴装头，适用于具有不同大小贴装力要求的贴装。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双压力控制的贴装头，其特征在于：其包括安装板、电机、安装筒座、弹片支架、弹片、贴装旋转轴、气浮轴套、微压力感测模组以及压力传感器；所述电机安装在所述安装板的上方，所述安装筒座固定在所述安装板的下方；所述弹片支架旋转设置在所述安装板上且与所述电机的输出轴通过联轴器连接；所述弹片固定安装在所述弹片支架上；所述贴装旋转轴的顶部通过连接杆与所述弹片的中心固定连接；所述气浮轴套固定在所述安装筒座的下方且套设在所述贴装旋转轴的外围，对所述贴装旋转轴提供气浮支撑；所述贴装旋转轴的顶部固定设置有力传导件，所述力传导件包括圆盘部与圆柱部；所述微压力感测模组的本体固定在所述安装筒座上且感测端压持在所述圆盘部上；所述压力传感器的本体固定在所述安装板的下方且位于所述弹片与所述力传导件之间，其感应端正对着所述圆柱部的顶端面；所述压力传感器上设置有供所述连接杆穿过的通孔，所述通孔的内径大于所述连接杆的外径。

2.如权利要求1所述的双压力控制的贴装头，其特征在于：所述安装板上设置有电机安装座，所述电机固定在所述电机安装座上。

3.如权利要求1所述的双压力控制的贴装头，其特征在于：所述弹片支架沿轴向依次包括第一轴段、第二轴段、第三轴段、限位圆环以及弹片安装座，所述第一轴段、所述第二轴段、所述第三轴段以及所述限位圆环的直径依次递增。

4.如权利要求3所述的双压力控制的贴装头，其特征在于：所述联轴器将所述电机的输出轴与所述第一轴段连接在一起。

5.如权利要求3所述的双压力控制的贴装头，其特征在于：所述第三轴段上设置有轴承，所述弹片支架通过轴承旋转设置在所述安装板上。

6.如权利要求5所述的双压力控制的贴装头，其特征在于：所述安装板上设置有轴承安装沉孔，所述轴承外圈的一端通过所述轴承安装沉孔的台阶面实现轴向限位，且另一端通过锁紧固定在所述安装板上的限位环片进行轴向限位。

7.如权利要求5所述的双压力控制的贴装头，其特征在于：所述第二轴段上安装有压紧所述轴承内圈一端的压紧环，所述轴承内圈的另一端被压紧在所述限位圆环的轴端面上；所述压紧环与所述第二轴段螺纹配合连接。

8.如权利要求3所述的双压力控制的贴装头，其特征在于：所述弹片安装座具有圆环筒体部，所述圆环筒体部的下端面压持在所述弹片的圆周边缘，所述弹片安装座上安装有弹片压盖，所述弹片压盖具有圆环托板部，通过所述圆环托板部托住所述弹片圆周边缘的底部，与所述圆环筒体部形成上下夹持结构将所述弹片固定住。

9.如权利要求1所述的双压力控制的贴装头，其特征在于：所述贴装旋转轴的底部设置有吸嘴。

10.如权利要求1所述的双压力控制的贴装头，其特征在于：所述圆柱部的顶端表面上设置有环形分布的若干球形凸起。